DE2102614A1 - Device for cooling metal strips - Google Patents
Device for cooling metal stripsInfo
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- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
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Description
Dr. phil. Gerhard Henkel Dr·rer· nat· Wolf-Dieter HenkelDr. phil. Gerhard Henkel Dr · rer · nat · Wolf-Dieter Henkel
757 Baden-Baden Balg Dipl.-Ing. Ralf M. Kern757 Baden-Baden Balg Dipl.-Ing. Ralf M. Kern
wafdgasM 20 8 München 90wafdgasM 20 8 Munich 90
Τ·Ι·οτ.-Α*.ι Ellipaold MOndMiiΤ · Ι · οτ.-Α * .ι Ellipaold MOndMii
Koninkligke Nederlandsche Hoogovens en Staalfabrieken N.V.Koninkligke Nederlandsche Hoogovens en Staalfabrieken N.V.
Ijmuiden, NiederlandeIjmuiden, Netherlands
L j 59. Jan, 1971L j Jan 59, 1971
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen eines Metallbands bzw. eines Metallstreifens während seiner praktisch waagerechten Bewegung, bestehend aus einer Anzahl von in Bewegungsrichtung des Streifens hintereinander angeordneten Wasserkästen, die jeweils eine beträchtliche Zahl von aufwärts gerichteten, zueinander parallelen und auf gleiche Abstände verteilten Auslaßöffnungen aufweisen. Derartige Kühlvorrichtungen sind bekannt und werden häufig in Warmb aridwalz werken angewandt. Vor dem Aufhaspeln nach dem Auswalzen wird . das Band bzw. der Streifen zunächst um mehrere hundert 0G abgekühlt, indem er an Ober- und Unterseite mit Wasser besprüht wird.The invention relates to a device for cooling a metal strip or a metal strip during its practically horizontal movement, consisting of a number of water tanks arranged one behind the other in the direction of movement of the strip, each having a considerable number of upwardly directed, parallel and equally spaced outlet openings . Such cooling devices are known and are often used in hot rolling mills. Before reeling after rolling out. the tape or the strip is initially cooled by several hundred 0 G by spraying it with water on the top and bottom.
Das Besprühen des sich bewegenden Bands mit Wasser von seiner Unterseite her erfolgt mit Hilfe einer großen Zahl von aufwärts gerichteten V/asser-Düsen, welche eine möglichst gleichmäßige Kühlung gewährleisten sollen. Um diese Kühlung mit geringstmöglichem Kostenaufwand durchzuführen und Belästigungen durch unter hohem Druck herumspritzendes Wasser zu vermeiden, wird das Wasser von unten in Form von Strah len auf das Band gesprüht, welche nur einen niedrigen Stau— bzw. Förderdruck besitzen. Hierdurch ergibt sich aber die The moving belt is sprayed with water from its underside with the aid of a large number of upwardly directed water nozzles, which are intended to ensure the most even cooling possible. In order to carry out this cooling with the lowest possible cost and to avoid the nuisance caused by water splashing around under high pressure, the water is sprayed onto the belt from below in the form of jets which have only a low accumulation or delivery pressure. But this results in the
109831/1530 POITZiNTRALE: 8 MündMfi 90, EdiMfd-Schmkf-Str. 2109831/1530 POITZINTRALE: 8 MündMfi 90, EdiMfd-Schmkf-Str. 2
ernstliche Schwierigkeit der gleichmäßigen Verteilung der V/asserstrahlen über die Band-Oberfläche. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß es sehr wohl möglich ist, eine gleichmäßige Verteilung der Strahlen zu erreichen, indem die Wasserkästen mit äußerst hoher Präzision gefertigt werden und außerdem innerhalb der Wasserkästen eine beträchtliche Drosselung und ein Druckabfall des mit sehr hohem Druck in die Wasserkästen einströmenden Speisewassers erfolgt. Ein solches System hat jedoch den Nachteil sehr hoher Anschaf— fungs- und Betriebskosten. Außerdem ist eine derartige, mit hoher Präzision gefertigte Vorrichtung sehr empfindlich·serious difficulty in evenly distributing the water jets over the belt surface. In this context it should be noted that it is very possible to achieve an even distribution of the rays by the Water tanks are manufactured with extremely high precision and also a considerable amount within the water tanks Throttling and a pressure drop of the feed water flowing into the water tanks at very high pressure takes place. A However, such a system has the disadvantage of very high acquisition and operating costs. In addition, there is one such, with device manufactured with high precision very sensitive
Aufgabe der Erfindung ist mithin in erster Linie die Gewährleistung einer Kühlung der vorgenannten Art mit einfachen und kostenspareuden Mitteln unter Verwendung eines Was— sersystems, das mit niedrigen Wasserdrucken arbeitet und gegenüber Beschädigungen nicht sehr empfindlich ist.The object of the invention is therefore primarily the guarantee cooling of the aforementioned type with simple and cost-saving means using a water sersystems working with low water pressures and opposite Damage is not very sensitive.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs definierten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der Oberseite jedes Wasserkastens eine aufrechtstehe ride, plane Leiste vorgesehen ist, die in ihrer eigenen Ebene und quer zur Längsrichtung des Wasserkastens mit Bohrungen versehen ist, welche die Aüslaßöffnungen für das Kühlmittel bilden.In a device of the type defined at the outset, this object is achieved according to the invention in that at the top every water tank has an upright ride, flat bar is provided, which is provided with holes in its own plane and transversely to the longitudinal direction of the water tank, which form the outlet openings for the coolant.
Bei den bekannten Wasserkästen sind die Auslaßöffnungen durch Sprührohre gebildet, die einzeln in den Wasserkästen montiert sind. Derartige Sprührohre sind aber nur unter Schwierigkeiten genau parallel zu den Wasserkästen auszurichten; außerdem sind sie sehr empfindlich gegenüber Beschädigungen» Dies ist darauf zurückzuführen, daß bereits eine leichte Verformung dieser fiohre zu einer ungleichmäßigen Kühlung des Metallbands führt. Indem die Auslaßöffnungen erfindungsgemäß in eine einzige Leiste gebohrt werden, wird eine besonders steife Kon—In the known water tanks, the outlet openings are formed by spray tubes which are individually mounted in the water tanks are. However, such spray pipes can only be aligned exactly parallel to the water tanks with difficulty; aside from that they are very sensitive to damage »This is due to the fact that even a slight deformation this leads to uneven cooling of the metal strip. By the outlet openings according to the invention in a single Be drilled, a particularly stiff con—
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struktion geschaffen, die gegen Beschädigungen weitgehend unempfindlich ist. Außerdem können dabei alle Bohrungen in der Leiste genau parallel zueinander angebracht sein, was beim Erfindungsgegenstand leichter zu erreichen und aufrechtzuerhalten ist als im Fall von getrennten Sprührohren, die an den Wasserkästen montiert sind. Zudem kann auf diese Weise eine kostensparende Konstruktion geschaffen werden, und zwar speziell dann, wenn gemäß einer Ausführungsform der Erfindung der Wasserkasten mit der flächigen Leiste aus einem einzigen Gußstück besteht. Ein solches Gußstück besitzt den weiteren Vorteil, daß es auf einfachere Weise korrosionsbeständig hergestellt sein kann. Bereits eine einfache Ausführungsforra in normalem Gußeisen bzw. Grauguß ermöglicht beim Betrieb in der φ Kühlanlage eine beträchtlich längere Betriebslebensdauer bzw. Standzeit als eine Schweißkonstruktion aus normalem Stahl.Structure created against damage to a large extent is insensitive. In addition, all the holes in the bar can be made exactly parallel to each other, what is easier to achieve and maintain in the subject matter of the invention than in the case of separate spray tubes attached to the water tanks are mounted. In addition, a cost-saving construction can be created in this way, and indeed especially if, according to one embodiment of the invention, the water tank with the flat bar from a single one Casting consists. Such a casting has the further advantage that it is made corrosion-resistant in a simpler manner can be. Even a simple execution form in normal cast iron or gray cast iron allows when operating in the φ Cooling system has a considerably longer service life or service life than a welded construction made of normal steel.
In der Hegel wird das Kühlwasser am einen Ende der Wasser— kästen zugeführt. Zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Verteilung dieses Wassers über alle Auslaßöffnungen kann der Strömungswiderstand des Wassers durch jede Auslaßöffnung dem im Wasuerkasten in der Zone, in welcher das V/asser in die Auslassöffnung einströmt, herrschenden Wasserdruck angepaßt werden. Es hat sich gezeigt, daß es erfindungsgemäß auf sehr einfache weise möglich ist, eine gleichmäßige Verteilung des Wassers zu erreichen, indem ein Speiserohr für die Kühlflüssig- J| keit in der Weise in den Viasserkasten eingeführt wird, daß es sich praktisch über die Gesamtlänge des Kastens erstreckt, wobei aieses opeiserohr an auf gleiche Abstände verteilten Stellen mit quergerichteten Wandöffnungen versehen ist. Diese Queröffnungen gewährleisten eine gleichmäßige Verteilung des V/assers nach Kenge und Strömungsrichtung in die Auslaßöffnungen. Wenn das Kühlwasser nur an einem Ende der Wasserkästen zugeführt wird, ist das Speiserohr am anderen Ende verschlossen.In the Hegel the cooling water is fed in at one end of the water tanks. To ensure even distribution this water through all outlet openings can reduce the flow resistance of the water through each outlet opening in the water tank in the zone in which the water enters the Outlet opening flows in, the prevailing water pressure can be adjusted. It has been shown that according to the invention it is very effective it is easily possible to achieve an even distribution of the water by adding a feed pipe for the cooling liquid- J | is introduced into the viass box in such a way that it extends practically over the entire length of the box, where aieses opeiserohr were distributed at equal distances Places with transverse wall openings is provided. These transverse openings ensure an even distribution of the water according to Kenge and direction of flow into the outlet openings. If the cooling water is only supplied at one end of the water tanks, the feed pipe is at the other end locked.
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Speziell v,Tenn u.iese Queröffnungen bzw. -bohrungen sehr eng ausgebildet v/erden, wirft diese Verteilung keine Schwierigkeiten auf. Die Sachlage wird jedoch erschwert, wenn vorzugsweise kein hoher Strömungswiders band des V/assers in der Kühlanlage herrschen soll, wie er im Fall von sehr engen Quer— bohrungen des Speiserohrs auftritt, werden diese ^uerbohrungen breiter bzw· weiter ausgebildet, so nimmt zwar der Widerstand ab, doch strömt das V/asser in ungleichmäßiger Menge mit hoher Geschwindigkeit und, was noch nachteiliger ist, in ungleichen dichtungen aus diesen Bohrungen aus, so daß das Wasser auch ungleichmäßig auf die Auslaßöffnungen verteilt wird.Specifically v, t hen u.iese transverse openings or bores very close trained v / ground, this distribution does not pose any difficulties. The situation is made more difficult, however, if there should preferably be no high flow impediment of the water in the cooling system, as occurs in the case of very narrow transverse bores in the feed pipe Resistance from, but the water flows in uneven quantities at high speed and, what is even more disadvantageous, in uneven seals from these holes, so that the water is also unevenly distributed to the outlet openings.
Dennoch hat es sich gezeigt, daß es unter Anwendung größerer Querbohrungen im Speiserohr möglich ist, eine gleichmäßige Verteilung der Kühlflüssigkeit auf die Auslaßöffnungen zu erreichen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Querbohrungen unter unterschiedlichen Winkeln gegenüber der Achse des Speiserohrs in den Wasserkasten einmünden, und zwar entgegengesetzt zur Strömungsrichtung innerhalb des Speiserohrs, v/obei dieser Winkel fortschreitend weniger von 90 abweicht.Nevertheless, it has been shown that it is possible by using larger transverse bores in the feed pipe, a uniform To achieve distribution of the cooling liquid to the outlet openings. This is achieved according to the invention in that the transverse bores open into the water tank at different angles with respect to the axis of the feed pipe, and opposite to the direction of flow within the feed pipe, v / whether this angle deviates progressively less from 90.
Dieser Ausströmwinkel der Querbohrungen kann experimentell ermittelt werden, indem man das wasser aus dem Speiserohr ausströmen läßt, ohne daß der Uasserkasten um das bpeiserohr herum angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Ausströmwinkel des Wassers aus den Querbohrungen variiert und hierbei der Fall ermittelt werden, in welchem das Wasser aus allen Querbohrungen in zueinander paralleler dichtung senkrecht zur Achse des Speiserohrs ausströmt. Erfindungsgemäß hat es sich jeuoch herausgestellt, daß derartige Versuche überflüs—This outflow angle of the cross bores can be determined experimentally by removing the water from the feed pipe can flow out without the water box around the feed pipe is arranged around. In this way, the outflow angle of the water from the transverse bores can be varied and in doing so the case can be determined in which the water from all transverse bores is perpendicular to each other in a seal that is parallel to one another flows out towards the axis of the feed pipe. According to the invention, however, it has been found that such attempts are superfluous.
fig sind, wenn die liückwärts-Winkelabweichung in Bogenmaß . Radiant = 90 ) gegenüber 90° von dsm Winkel, unter welchemfig if the backward angular deviation is in radians . Radians = 90) versus 90 ° of dsm angle at which
— 5 — 109831 / 15?Q- 5 - 109831/15? Q
jede Querbohrung in den Wasserkasten einmündet, etwa dem Quotienten der gesamten kombinierten Ausströmfläche dieser Querbohrung zusammen mit allen stromabwärts folgenden, nachgeschalteten Öffnungen, dividiert durch die Fläche des Querschnitts des Speiserohrs entspricht· Wenn die betreffenden Winkel auf diese Weise berechnet wurden, können die Querbohrungen jeweils unter dem berechneten Winkel gebohrt werden· Dies stellt jedoch ein aufwendiges Herstellungsverfahren für die Speiserohre dar.each cross hole opens into the water tank, such as the Quotients of the total combined outflow area of this transverse bore together with all of the downstream Openings divided by the area corresponds to the cross section of the feed tube · If the concerned Angles have been calculated in this way, the cross holes can each be drilled at the calculated angle However, this represents a complex manufacturing process for the feeder pipes.
Ein billigeres, erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren besteht darin, daß die Querbohrungen senkrecht zur Achse des Speiserohrs gebohrt werden und danach ihr Richtungsverlauf durch plastische Verformung geändert wird·A cheaper manufacturing method according to the invention is that the transverse bores are perpendicular to the axis of the The feed pipe and then its directional course is changed by plastic deformation
Die Erfindung bezieht sich nicht nur auf das beschriebene Kühlsystem, sondern auch auf die dabei verwendeten Wasserkästen· The invention relates not only to the cooling system described, but also to the water tanks used in it.
Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:A preferred embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 eine Aufsicht auf das Zufuhr- bzw· Speiseende eines Wasserkastens mit den Merkmalen der Erfindung,1 shows a plan view of the supply or feed end of a Water tank with the features of the invention,
Fig. 2 einen Längsschnitt längs der Linie II-II in Fig. 3,'Fig. 2 shows a longitudinal section along the line II-II in Fig. 3, '
fig, 5 einen Schnitt längs der Linie ITI-III in Fig. 2 undFIG. 5 shows a section along the line ITI-III in FIG. 2 and
Fig. 4 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Ausschnitt im Kreis IV gemäß Fig. 2,4 shows a detail on an enlarged scale in circle IV according to FIG. 2,
In den Figuren sind einander entsprechende Teile jeweils mitCorresponding parts are indicated in the figures
109831MB30109831MB30
21026U21026U
den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist ein aus Gußeisen bzw. Grauguß bestehender Wasserkasten 1 vorgesehen, an dessen Überseite einstückig ein Steg bzw. eine Leiste 2 angegossen ist, welche sich praktisch über die Gesamtlänge des Wasserkastens 1 hinweg erstreckt. Die Leiste 2 ist unter einem kleinen Winkel gegenüber der Lotrechten angeordnet. Die Leiste 2 wird von einer beträchtlichen Anzahl von parallelen Kanälen bzw. Bohrungen 5 durchsetzt, über welche das Kühlwasser in Aufwärtsrichtung ausströmt.denoted by the same reference numerals. In the illustrated Embodiment of the invention, a cast iron or gray cast iron water tank 1 is provided on its top in one piece a web or a bar 2 is cast, which extends practically over the entire length of the water tank 1 extends away. The bar 2 is arranged at a small angle with respect to the vertical. The bar 2 is penetrated by a considerable number of parallel channels or bores 5, through which the cooling water in Flows out in an upward direction.
Das Kühlwasser wird in das Innere des Wasserkastens über ein Speiserohr 4- aus rostfreiem Stahl zugeführt, aus welchem das Wasser über Öffnungen bzw. Bohrungen 5 in das Innere des Wasserkastens 1 einströmt.The cooling water is fed into the interior of the water tank via a feed pipe 4- made of stainless steel, from which the Water flows into the interior of the water tank 1 via openings or bores 5.
Die ganze Konstruktion ist zusätzlich durch eine Anzahl von Versteifungs-Stegen 6 versteift, welche sich zwischen der Leiste 2 und dem übrigen Aufbau des Wasserkastens 1 erstrekken. The whole construction is additionally stiffened by a number of stiffening webs 6, which are located between the Stretcher bar 2 and the rest of the structure of the water tank 1.
Das Speiserohr 4- ist durch Schweißen an einem rohrförmigen Teil 7 des Gußstücks am Wasserkasten 1 befestigt. Dieser Rohr-Teil 7 ist mit einem Flansch 8 versehen.The feed pipe 4- is welded to a tubular Part 7 of the casting attached to the water tank 1. This Pipe part 7 is provided with a flange 8.
Die Querbohrungen 5 münden unter einem von 90° abweichenden Winkel gegenüber der Achse des Speiserohrs 4·. Hierdurch erhalten die aus den Querbohrungen 5 ausströmenden V/asserstrahlen einen Impuls, der eine entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Wassers im Speiserohr 4- gerichtete Bewegungskomponente besitzt.The transverse bores 5 open at a point deviating from 90 ° Angle with respect to the axis of the feed tube 4 ·. This results in the V / water jets flowing out of the transverse bores 5 an impulse which is a component of movement directed opposite to the direction of flow of the water in the feed pipe 4 owns.
Zum jJnde des Speiserohrs 4- hin sind die Querbohrungen 5 in stärkerem Maß senkrecht zur Speiserohr-Wand angeordnet. DerTowards the end of the feed pipe 4, the cross bores are 5 in to a greater extent perpendicular to the feed pipe wall. Of the
- 7 -109831/1530- 7 -109831/1530
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ü IV in Fig. 4 zeigt in vergrößertem Maßstab am Beispiel einer der Querbohrungen die Art und Weise der Ausbildung dieser Querbohrun^en.' Zunächst werden nämlich die Bohrungen aui normale Weise senkrecht zur V/and des Speiserohrs 4- gebohrt, worauf in jede dieser .Bohrungen ein Bolzen eingesetzt v.'ira. Der konische, mit seinem dickeren ainde nach oben gerichtete Bolzen 9 v;ird nunmehr in Richtung des Pfeils gemäß iVij;;. 4- in solchem Ausmaß geneigt bzw. verkantet, daß die wand der Bohrung derart verformt wird, daß sich die Bohrungsachse in die gewünschte iiichtung erstreckt. Indem zuerst Wasser durch das bpeiserohr 4- hindurchgeleitet wird und die φ Winkel gemessen werden, unter welchen die Wasserstrahlen über die verschiedenen Querbohrungen 5 aus dem Bpeiserohr austreten, kann ohne weiteres bestimmt werden, in welchem Ausmaß der liichtungsverlauf der Querbohrungen 5 durch Verformung mittels des Bolzens 9 korrigiert werden muß. Diese Korrektur besteht darin, daß die Bolzen über einen Winkel verkantet bzw. geneigt werden, der, in Bogenmaß gemessen, dem ^uouienten aer Impulse, welchen die ausströmenden Wasserstrahlen besitzen wurden, wenn sie das Speiserohr genau in Dichtung der Querbohrungen verlassen wurden, dividiert durch die Impulse in Längsrichtung für jeden Wasserstrahl entspricht» Dies entspricht dem Quotienten der Summe der kombinierten M Flächen jeder Querbohrung sowie aller stromabwärts nachgeschalteten Querbohrungen zusammen, dividiert durch die Querschnitt sflache aes Speiserohrs. IV in Fig. 4 shows, on an enlarged scale, using the example of one of the transverse bores, the manner in which these transverse bores are formed. First of all, the bores are drilled in the normal way perpendicular to the V / and of the feed pipe 4, whereupon a bolt is inserted into each of these bores. The conical bolt 9, with its thicker axis pointing upwards, is now turned in the direction of the arrow according to iVij ;;. 4- to such an extent inclined or canted that the wall of the bore is deformed in such a way that the axis of the bore extends in the desired direction. By first passing water through the feed pipe 4- and measuring the φ angles at which the water jets emerge from the feed pipe via the various transverse bores 5, it is easy to determine the extent to which the direction of the direction of the transverse bores 5 is deformed by means of the bolt 9 must be corrected. This correction consists in the fact that the bolts are tilted or inclined over an angle which, measured in radians, divides by the volume of the impulses which the outflowing water jets would have if they left the feed pipe exactly in the seal of the transverse bores the impulses in the longitudinal direction for each water jet corresponds to »This corresponds to the quotient of the sum of the combined M areas of each transverse bore and all transverse bores connected downstream, divided by the cross-sectional area of a feed pipe.
Es hat sich herausgestellt, daß es unter Verv/endung eines Kühlsystems vorsieh .end beschriebener Art mit Hilfe einfacher und kostensparender mittel möglich ist, eine ziemlich wirksame, gleichmäßige und zuverlässige Kühlung eines Metallbands zu gewährleisten.It has been found that using a cooling system of the type described with the aid of a simpler and more cost-saving means possible, a fairly effective, uniform and reliable cooling of a metal strip to ensure.
109831/1^0109831/1 ^ 0
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